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可控核聚變是人類夢(mèng)寐以求的能源,但即使到現(xiàn)在為止仍然依然在核聚變的門檻外徘徊,似乎有一只腳已經(jīng)跳到門檻里,但距離真正的核聚變永遠(yuǎn)都還有五十年!都說月球上氦三資源豐富,是核聚變理想的燃料,那么將現(xiàn)在正在搗鼓的氘氚核聚變換成氦三,會(huì)更容易實(shí)現(xiàn)嗎? 一、氘氚核聚變的特點(diǎn) 氘和氚都是氫的同位素,但自然界中最豐富的氫的同位素氕,這種只有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子組成的氫占了絕大部分,但很可惜,氕要實(shí)現(xiàn)聚變非常困難,因?yàn)殡瓡?huì)首先聚變成氦2,需要兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子,而質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶拥馁|(zhì)量是增加的,還需要吸收聚變所釋放的部分能量,但氦2并不穩(wěn)定,很快就會(huì)衰變成氘!自氘核開始,聚變就開始開掛了,因?yàn)殡酥杏兄凶?,不需要再從質(zhì)子經(jīng)過漫長的時(shí)間轉(zhuǎn)變過來! 氚氘聚變H-2+H-3==He-4+n,聚變成氦四+一個(gè)多余的中子,而問題也從這跑出來的多余的中子中而來!對(duì)于裂變來說,原子核受到自由中子的轟擊而產(chǎn)生裂變!這個(gè)自由中子還得制造出來,但在核聚變堆中這個(gè)中子卻是一個(gè)徹頭徹尾多余的東西!因?yàn)橹凶訒?huì)被其他材料的原子核捕獲而發(fā)生嬗變,一種正兒八經(jīng)的材料經(jīng)過一段時(shí)間的中子輻射后就成了放射性材料,這讓人情何以堪呢? 二、有沒有多余中子釋放的核聚變嗎? 當(dāng)然有,傳說中的氦三就是!但很可惜氦三在地球上的天然含量只有1.38x10-6的級(jí)別,因?yàn)楹と饕獊碜杂谔栵L(fēng)中的高能粒子,而地球有一個(gè)磁場和厚厚的大氣層,將這些寶貴的核聚變材料統(tǒng)統(tǒng)阻擋在外,而既沒有磁場也沒有底氣的月球當(dāng)然全盤接收啦?。ò催@個(gè)成因,水星上的氦三會(huì)更多)
3He+3He→4He+2H,ΔE=12.860MeV; 氦三的聚變是完美的,釋放巨大能量的同時(shí),還沒有中子污染,這絕對(duì)是一種理想的能源! 三、為什么我們不直接上氦三聚變? 吃瓜群眾的疑問,既然有那么多好處,為什么不直接上氦三聚變?
氦三是我們終極的聚變能源,但實(shí)現(xiàn)氦三聚變即使在規(guī)劃中也屬于第三代,即按正常來考慮它的實(shí)現(xiàn)是比較困難的,那么請(qǐng)問是什么原因?
比結(jié)合能:強(qiáng)作用力是原子核中質(zhì)子與中子節(jié)能的力量,原子核中質(zhì)子與中子的數(shù)量越多,需要將其分開的能量就越大(鐵元素為峰值),元素的結(jié)合能與質(zhì)子與中子數(shù)之比就是比結(jié)合能! 從氘、氚到氦元素的比結(jié)合能是節(jié)節(jié)攀升的,簡單的理解就是氘氚實(shí)現(xiàn)核聚變相對(duì)比較容易,而氦要實(shí)現(xiàn)聚變所需要的能量就會(huì)高得多!因此在那個(gè)氘氚核聚變還在天上飛的時(shí)候就奢望氦三聚變,似乎還早了一點(diǎn)!我們也記得前蘇聯(lián)物理學(xué)家、托卡馬克之父Lev Artsimovich曾經(jīng)說過一句很黃很暴力的名言: “當(dāng)整個(gè)社會(huì)都需要的時(shí)候,聚變就會(huì)實(shí)現(xiàn)!“
好吧,我們現(xiàn)在已經(jīng)很需要了,因?yàn)樵俨粚?shí)現(xiàn),人類就要將地球在數(shù)十億年間積累的化石燃料消耗殆盡了,不僅如此,還會(huì)把地球搞得烏煙瘴氣,這后果很嚴(yán)重!啥時(shí)候能實(shí)現(xiàn)啊,給大神您燒高香了哈! |
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